CN108507509A - 一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪及其测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪及其测量方法，包括系统支架、系统平板、旋转负荷块组件、气动卡盘组件、径向测量传感器系统和轴向测量传感器系统；系统支架与系统平板连接，负荷气缸、第一直线导轨与系统支架连接，升降支架与第一直线导轨连接，气嘴架、负荷块托盘与升降支架连接，旋转负荷块组件与负荷块托盘连接，气动卡盘组件、径向测量传感器系统和轴向测量传感器系统与系统平板连接；本发明同时测量轴承外圈径向跳动和轴向跳动，降低外界因素，如人工操作、电机驱动轴心等对测量结果的影响，同时解决人工测量效率低下的问题。

Description

一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪及其测量方法

技术领域

本发明涉及一种自动测量仪，具体涉及一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪及其测量方法，适用于滚动轴承外圈的径向跳动和轴向跳动的自动化检测及判别。

背景技术

滚动轴承在出厂之前需要进行严格个检验，其中轴承外圈跳动检测是重要的测量参数之一。轴承外圈跳动主要包括轴向跳动和径向跳动，是判断轴承旋转精度的重要参数指标，影响轴承的振动和噪声、径向和轴向预紧量的大小，同时也影响到轴承的选用、安装与调整等。

现有技术中，轴承外圈跳动主要是人工测量方式，利用G903仪器或类似检测装置进行测量。首先将测量仪表抬起，然后将待测轴承和负荷块依次放在测量台面上，并固定轴承内圈。调整测量仪表的位置，使测量头打在被测轴承相应基准面中间部位，人工转动负荷块并带动被测轴承外圈旋转若干圈，此时测量仪表最大值和最小值的差值即为被测轴承跳动值，最后根据检测结果判断产品是否合格。这种轴承跳动检测方法主要存在如下不足：检测结果受工人的操作技能、经验等的影响，对工人要求较高，工人转动负荷块的过程中容易引起负荷块及轴承外圈的偏心、倾斜，从而影响测量结果；效率较低，工人的劳动强度大，仅适用于产品的抽检，不利于自动化连续生产的需要；当工人疲劳或注意力不集中时，容易产生质量误判。

二是采用自动测量装置检测：将轴承放置在测量平台上并固定轴承内圈，将负荷块放置在轴承外圈上，将测量传感器放置在轴承外圈端面中间位置，使用电机带动负荷块旋转，同时带动轴承外圈旋转。在外圈旋转过程中，由计算机采集传感器的结果，并对其分析处理，计算轴承外圈跳动值。然而在轴承外圈跳动检测过程中，应尽可能地减小外界因素对轴承外圈转动的影响，测量轴承自由旋转过程中外圈跳动值。当使用电机带动负荷块转动时，若电机旋转轴与负荷块的转动轴不同轴，将在测量过程中引入测量误差。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪及其测量方法，降低外界因素，如人工操作、电机驱动轴心等对测量结果的影响，同时解决人工测量效率低下的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，包括系统支架、系统平板、旋转负荷块组件、气动卡盘组件、径向测量传感器系统和轴向测量传感器系统；系统平板水平放置，系统支架纵向且底部与系统平板连接，系统支架的两侧面分别设有负荷气缸和第一直线导轨，升降支架为“7”字形状，升降支架的竖板内侧面与第一直线导轨连接，升降支架的横板与负荷气缸的活塞杆连接，升降支架的竖板外侧面由上至下设有气嘴架、负荷块托盘，负荷块托盘中心开设有锥孔，气嘴固定在气嘴架上；

旋转负荷块组件包括叶片、定位柱体、配重块和轴承定心盘，叶片下端与定位柱体相连，定位柱体穿过负荷块托盘的锥孔后底部与配重块相连，轴承定心盘固定在配重块的底部；

气动卡盘组件包括气爪主体、卡爪、轴承托盘、气爪固定架，气爪固定架设置在系统平板上，气爪主体固定在气爪固定架上，气爪主体顶部圆周方向均匀间隔设置卡爪，气爪主体中心轴向方向设置有升降杆，轴承托盘固定在该升降杆上，轴承托盘上开设有条状槽，条状槽位置与卡爪对应；

径向测量传感器系统包括径向传感器、径向检测气缸、第二直线导轨、移动支架和径向传感器架，径向检测气缸和第二直线导轨固定在系统平板上，径向传感器架通过移动支架固定在第二直线导轨的滑块上，径向传感器固定在径向传感器架上；

轴向测量传感器系统包括轴向传感器、轴向传感器架；轴向传感器架固定在系统平板上，轴向传感器与轴向传感器架铰接。

一种滚动轴承外圈跳动自动测量方法，包括以下步骤，

a.轴承托盘有待测轴承时，轴承托盘下降，下降到位后气爪扩张，卡住轴承内圈内径，固定待测轴承；

b.负荷气缸下降，带动升降支架、负荷块托盘、旋转负荷块组件下降与待测轴承定心；

c.定心完成后，打开气嘴喷射高压空气，高压空气作用到叶片上，带动旋转负荷块组件旋转，同时带动轴承外圈、滚动体旋转；

d.旋转负荷块组件转动起来后，径向检测气缸前进，带动移动支架、径向传感器架、径向传感器前进，直到移动支架被限位挡块限制；

e.调整轴向传感器位置，使轴向传感器测头接触轴承外圈轴向端面中间位置；

f.径向传感器和轴向传感器位置调整到位后分别采集数据；

g.对径向传感器和轴向传感器采样的信号进行分析处理，分别计算径向传感器信号和轴向传感器信号的最大值和最小值，计算其差值，即为待测轴承的轴承外圈径向跳动和轴向跳动值，由此判断待测轴承外圈跳动是否合格。

与现有技术相比本发明同时测量轴承外圈径向跳动和轴向跳动，使用高压空气吹动旋转负荷块组件转动，带动轴承外圈旋转，消除了旋转负荷块组件轴线与轴承轴线偏心引起的测量误差；同时使用径向传感器和轴向传感器检测旋转过程中外圈径向端面和轴向端面的位移最大值和最小值，计算得到轴承外圈径向跳动和轴向跳动,实现了轴承外圈跳动的数字化测量，提高了检测效率；使用优化了的负荷机构，旋转负荷块组件直接连接待测轴承，降低了重心，旋转负荷块组件根据待测轴承的不同可更换不同的重量的旋转负荷块组件，同时使用轴承定心盘对轴承定心，避免负荷倾斜和偏心对测量结果的影响，使得测量结果真实可靠。

附图说明

图1为本发明待机状态下结构示意图；

图2为本发明工作状态下结构示意图；

图3为本发明工作状态下径向传感器与待测轴承位置状态示意图；

图4为本发明工作状态下旋转负荷块组件结构示意图；

图5为本发明气动卡盘组件待机状态下结构示意图；

图6为本发明气动卡盘组件工作状态下结构示意图；

图7为本发明工作流程图；

图8为本发明工作状态下轴向传感器与待测轴承位置状态示意图；

图中：1-升降支架；2-系统支架；4-待测轴承；6-负荷气缸；7-系统平板；21-第一直线导轨；30-负荷块托盘；31-气嘴架；32-叶片；33-旋转负荷块组件；34-气路；330-定位柱体；331-配重块；332-轴承定心盘；333-保护头；341-气管多通；342-气管；343-气嘴；40-轴承外圈；41-滚动体；42-轴承内圈；50-轴承托盘；51-卡爪；52-气爪固定架；53-气爪主体；80-径向传感器；81-径向检测气缸；82-第二直线导轨；83-移动支架；84-限位挡块；85-径向传感器架；90-轴向传感器；91-轴向传感器架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和图2所示，本发明包括系统支架2、系统平板7、旋转负荷块组件33、气动卡盘组件、径向测量传感器系统和轴向测量传感器系统；系统平板7水平放置，系统支架2纵向且底部与系统平板7连接，系统支架2的两侧面分别设有负荷气缸6和第一直线导轨21，升降支架1为“7”字形状，升降支架1的竖板内侧面与第一直线导轨21连接，升降支架1的横板与负荷气缸6的活塞杆连接，升降支架1的横板上开设有与系统支架2尺寸相适配的槽，升降支架1在升降过程中能够起到导向和限位的作用，升降支架1的竖板外侧面由上至下设有气嘴架31、负荷块托盘30，负荷块托盘30中心开设有锥孔，气嘴343固定在气嘴架30上；

如图4所示，旋转负荷块组件33包括叶片32、定位柱体330、配重块331和轴承定心盘332，叶片32下端与定位柱体330相连，定位柱体330穿过负荷块托盘30的锥孔后底部与配重块331相连，轴承定心盘332固定在配重块331的底部；气嘴343设有多个，位于叶片32圆周方向外侧，多个气嘴343分别通过气管342与气管多通341连接，气管多通341与气路34连通；定位柱体330下部分为锥体，且锥度与负荷块托盘30上的锥孔的锥度一致，负荷块托盘30锥孔的直径介于定位柱体330锥体部分的最小直径与最大直径之间；

如图5和图6所示气动卡盘组件包括气爪主体53、卡爪51、轴承托盘50和气爪固定架52，气爪固定架52设置在系统平板7上，气爪主体53固定在气爪固定架52上，气爪主体53顶部圆周方向均匀间隔设置卡爪51，气爪主体53中心轴向方向设置有升降杆，轴承托盘50固定在该升降杆上，轴承托盘50上开设有条状槽，条状槽位置与卡爪51对应，卡爪51、升降杆均与气路连通；

如图3所示，径向测量传感器系统包括径向传感器80、径向检测气缸81、第二直线导轨82、移动支架83和径向传感器架85，径向检测气缸81和第二直线导轨82固定在系统平板7上，径向传感器架85通过移动支架83固定在第二直线导轨82的滑块上，径向传感器80固定在径向传感器架85上；

如图8所示，轴向测量传感器系统包括轴向传感器90、轴向传感器架91；轴向传感器架91固定在在系统平板7上，轴向传感器90与轴向传感器架91铰接；但当处于调整状态时，轴向传感器90可以绕铰点的轴线上下摆动，以适应不同型号轴承；为了便于确定径向传感器80前进距离，在第二直线导轨82上设有限位挡块84，径向检测气缸81前进至限位挡块84位置时即停止前进。

为了提高本发明的自动化程度，增设控制器，将负荷气缸6、气嘴343、卡爪51、升降杆、径向检测气缸81、径向传感器80和轴向传感器90分别通过电开关与控制器连接。

如图7所示，本发明的测量方法为：

a.轴承托盘50有待测轴承4时，轴承托盘50下降，下降到位后气爪51扩张，卡住轴承内圈42内径，固定待测轴承4；

b.负荷气缸6下降，带动升降支架1、负荷块托盘30、旋转负荷块组件33下降与待测轴承4定心，轴承定心盘332底部设有锥面，在下降过程中可自适应地根据轴承外圈40的位置调整旋转负荷块组件33的中心，为了防止一次定心效果不佳，可使旋转负荷块组件33反复升降2-3次，提高定心精度；

c.定心完成后，打开气嘴343喷射高压空气，高压空气作用到叶片32上，带动旋转旋转负荷块组件33旋转，同时带动轴承外圈40、滚动体41旋转；

d.旋转负荷块组件33转动起来后，径向检测气缸81前进，带动移动支架83、径向传感器架85、径向传感器80前进，直到移动支架83被限位挡块84限制，此时，径向传感器80的测头位于轴承外圈40径向端面中间位置；

e.调整轴向传感器90位置，使轴向传感器90测头接触轴承外圈40轴向端面中间位置；

f.径向传感器80和轴向传感器90位置调整到位后分别采集数据，采集数据至少采集旋转负荷块组件33带动待测轴承4转动两圈；

g.采样结束后，三部分操作同时进行：1径向检测气缸81带动移动支架83、径向传感器架85、径向传感器80后退；0.3秒后，卡爪51收缩，松开轴承内圈40，然后轴承托盘50上升，将待测轴承4顶推到工作平台上；2关闭气嘴343，使旋转负荷块组件33失去动力，然后负荷气缸6上升，带动升降支架1、负荷块托盘30、旋转负荷块组件33上升，使旋转负荷块组件33脱离待测轴承4；3对径向传感器80和轴向传感器90采样的信号进行分析处理，分别计算径向传感器80信号和轴向传感器90信号的最大值和最小值，计算其差值，即为待测轴承4的轴承外圈40径向跳动和轴向跳动值，由此判断待测轴承外圈跳动是否合格。

通过增设控制器，以上步骤完全可以由控制器自动控制，为了防止控制器出错而造成本发明设备损坏，增设保护头333，保护头333连接在轴承定心盘332的下部，正常情况下，旋转负荷块组件33下移后将对待测轴承4的轴承外圈40定心并与轴承外圈40的大端面接触，此时，由轴承外圈40限制旋转负荷块组件33的下限位，保护头333与卡爪51之间没有接触；当没有待测轴承4但旋转负荷块组件33仍被移下时，旋转负荷块组件33将与卡爪51相接触，限制旋转负荷块组件33的下移，此时，即使径向传感器80被移动到正常的测量位置，径向传感器80的测头也不会接触到轴承定心盘332，因此保护了径向传感器80。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，包括系统支架(2)、系统平板(7)、旋转负荷块组件(33)、气动卡盘组件、径向测量传感器系统和轴向测量传感器系统；

其特征在于，系统平板(7)水平放置，系统支架(2)纵向且底部与系统平板(7)连接，系统支架(2)的两侧面分别设有负荷气缸(6)和第一直线导轨(21)，升降支架(1)为“7”字形状，升降支架(1)的竖板内侧面与第一直线导轨(21)连接，升降支架(1)的横板与负荷气缸(6)的活塞杆连接，升降支架(1)的竖板外侧面由上至下设有气嘴架(31)、负荷块托盘(30)，负荷块托盘(30)中心开设有锥孔，气嘴(343)固定在气嘴架(30)上；

旋转负荷块组件(33)包括叶片(32)、定位柱体(330)、配重块(331)和轴承定心盘(332)，叶片(32)下端与定位柱体(330)相连，定位柱体(330)穿过负荷块托盘(30)的锥孔后底部与配重块(331)相连，轴承定心盘(332)固定在配重块(331)的底部；

气动卡盘组件包括气爪主体(53)、卡爪(51)、轴承托盘(50)、气爪固定架(52)，气爪固定架(52)设置在系统平板(7)上，气爪主体(53)固定在气爪固定架(52)上，气爪主体(53)顶部圆周方向均匀间隔设置卡爪(51)，气爪主体(53)中心轴向方向设置有升降杆，轴承托盘(50)固定在该升降杆上，轴承托盘(50)上开设有条状槽，条状槽位置与卡爪(51)对应；

径向测量传感器系统包括径向传感器(80)、径向检测气缸(81)、第二直线导轨(82)、移动支架(83)和径向传感器架(85)，径向检测气缸(81)和第二直线导轨(82)固定在系统平板(7)上，径向传感器架(85)通过移动支架(83)固定在第二直线导轨(82)的滑块上，径向传感器(80)固定在径向传感器架(85)上；

轴向测量传感器系统包括轴向传感器(90)、轴向传感器架(91)；轴向传感器架(91)固定在系统平板(7)上，轴向传感器(90)与轴向传感器架(91)铰接。

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，其特征在于，所述的第二直线导轨(82)上设有限位挡块(84)。

3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，其特征在于，还包括保护头(333)，保护头(333)连接在轴承定心盘(332)的下部。

4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，其特征在于，所述的定位柱体(330)下部分为锥体，且锥度与负荷块托盘(30)上的锥孔的锥度一致，负荷块托盘(30)锥孔的直径介于定位柱体(330)锥体部分的最小直径与最大直径之间。

5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承外圈跳动自动测量仪，其特征在于，所述的，轴承定心盘(332)底部设有锥面。

6.一种滚动轴承外圈跳动自动测量方法，其特征在于，包括以下步骤，

a.轴承托盘(50)有待测轴承(4)时，轴承托盘(50)下降，下降到位后气爪(51)扩张，卡住轴承内圈(42)内径，固定待测轴承(4)；

b.负荷气缸(6)下降，带动升降支架(1)、负荷块托盘(30)、旋转负荷块组件(33)下降与待测轴承(4)定心；

c.定心完成后，打开气嘴(343)喷射高压空气，高压空气作用到叶片(32)上，带动旋转负荷块组件(33)旋转，同时带动轴承外圈(40)、滚动体(41)旋转；

d.旋转负荷块组件(33)转动起来后，径向检测气缸(81)前进，带动移动支架(83)、径向传感器架(85)、径向传感器(80)前进，直到移动支架(83)被限位挡块(84)限制；

e.调整轴向传感器(90)位置，使轴向传感器(90)测头接触轴承外圈(40)轴向端面中间位置；

f.径向传感器(80)和轴向传感器(90)位置调整到位后分别采集数据；

g.对径向传感器(80)和轴向传感器(90)采样的信号进行分析处理，分别计算径向传感器(80)信号和轴向传感器(90)信号的最大值和最小值，计算其差值，即为待测轴承(4)的轴承外圈(40)径向跳动和轴向跳动值，由此判断待测轴承外圈跳动是否合格。

7.根据权利要求6所述的一种滚动轴承外圈跳动自动测量方法，其特征在于，所述步骤f中采集数据至少采集旋转负荷块组件(33)带动待测轴承(4)转动两圈。